| Approfondimento: Le radiazioni ionizzanti - radioprotezione |
| Radon (Rn-222) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Sebbene
Con il termine generico di "radiazione" si intendono fenomeni di trasporto di energia nello spazio.
Se l'energia della radiazione incidente sulla materia è sufficiente a ionizzarne gli atomi o le molecole con i quali viene a contatto, la radiazione si chiama "ionizzante". In natura, le sostanze radioattive sono caratterizzate da una instabilità atomica e/o nucleare, che le fa trasformare in altri elementi chimici (o altri isotopi), rilasciando una notevole quantità di energia sotto forma di raggi alfa, beta o gamma.
Tale emissione di radiazioni è detta decadimento radioattivo ed è la principale fonte di radiazioni ionizzanti sulla terra:
226Ra -> 222Rn + particella alfa
60Co -> 60Ni + particella beta
Altre tipologie di radiazioni ionizzanti sono:
Tanta più materia è concentrata in un dato spazio tanto più sarà probabile che abbia luogo l'assorbimento di una data particella vagante in quello spazio; sulla base di questo principio, per le schermature antiradiazioni Le regole più elementari della radioprotezione sono le seguenti:
Le fonti, quindi, di radiazioni ionizzanti possono essere:
Nel decadimento naturale, l'Uranio (238U e 235U), il Torio (232Th), il Potassio (40K) e il Rubidio (87Rb) sono glielementi radioattivi primordiali (esistenti fin dalla formazione della terra); dal loro decadimento derivano tutti i principali elementi radioattivi naturali che conosciamo; ovvero questi due progenitori, generano due serie di elementi figli che decadono uno nell'altro fino ad arrivare ad un elemento caratterizzato dalla stabilità nucleare. In particolare la serie di elementi discendente dal progenitore 238U, che ha un tempo di dimezzamento di 4.500.000.000 anni (il tempo necessario, affinche la metà degli atomi di un determinato isotopo decada in un altro elemento, sprigionando radiazioni ionizzanti) , è composta da:
Il piombo-206 è stabile e quindi rappresenta la fine della serie del decadimento radioattivo del 238U.
I danni,derivanti dalle radiazioni ionizzanti, sono numerosissimi e possono avere insorgenza immediata o tardiva; se le radiazioni colpiscono la cellula nel momento in cui è più vulnerabili, ovvero in cui il DNA è in fase di duplicazione, le strutture del nucleo sono dissolte e gli enzimi che assicurano l'integrità del materiale genetico non possono operare. L'effetto macroscopico più vistoso della radioattività sulle cellule, quindi, è il rallentamento della velocità di riproduzione: e le popolazioni di cellule che si riproducono molto rapidamente sono più vulnerabili di quelle che lo fanno lentamente. In virtù di questo fatto, gli organi più sensibili alle radiazioni sono il midollo osseo ed il sistema linfatico. A livello dell'intero organismo si nota un precoce invecchiamento correlato alla dose totale di radiazione assorbita; ciò avviene sia con forti dosi istantanee, sia con l'esposizione prolungata a bassi livelli di radioattività; gli organi particolarmente esposti perché superficiali e scarsamente vascolarizzati, e che smaltiscono con difficoltà gli effetti della contaminazione radioattiva, sono:
Come unità di misura per valutare l'attività radiattiva nell'unità di tempo, si utilizza il Becquerel [Bq], che dimensionalmente equivale a [s-1] ed è definito come il numero di decadimenti (da elemento a elemento), di una data quantità di materiale radioattivo, per ogni secondo. Per valutare la concentrazione del decadimento radioattivo in aria si utilizza il Bq/m3, che equivale ad 1 decadimento radioattivo al secondo in 1 metro cubo di ambiente o materiale. In passato veniva utilizzato il "Curie"=[Ci] che è definito come l'attività radioattiva di 1 grammo di Radio-226; 1 Ci = 37.000.000.000 Bq. Ad esempio, una concentrazione di 100 Bq/m3 significa che 100 atomi si disintegrano ogni secondo in 1 m3 di ambiente in questione. A titolo di esempio, si riporta il contenuto medio di radioattività di alcune sostanze:
Ad esempio, in ogni secondo, in 1 kg di granito ci sono sempre 1000 atomi che effettuano la transizione verso altri elementi, emettendo radiazioni ionizzanti. La grandezza che viene utilizzata come indice del danno dovuto all'esposizione alle radiazioni prende il nome di dose, e si differenzia in:
Per dare un'idea del valore delle dosi equivalenti/efficaci, si formulano degli esempi esplicativi (1 mSv "milliSievert" = 0,001 Sv):
Secondo dati di letteratura scientifica, la dose letale LD50 (dose che uccide il 50% della popolazione in breve tempo) è tra 2500 e 4500 mSv. Invece, una dose dell'ordine di grandezza di 500 mSv non produce la morte istantaneamente, ma da luogo a fenomeni degenerativi nel lungo periodo (tumori, leucemie, etc...). In particolare, sulla base di studi epidemiologici, gli effetti specifici sui tessuti in relazione ad una esposizione di breve durata sono, in termini di dose equivalente:
Una dose istantanea di 1000 mSv comporta vomito e modificazioni della composizione del sangue. La Legge italiana prescrive che non si debbano superare i seguenti limiti:
In media una persona che riceve una dose di 1 mSv per 1 anno, ha 50 probabilità su 1.000.000 di ammalarsi di tumore letale (50/1.000.000= 0,005%). Nel caso specifico del Radon, è possibile facilmente passare dalla concentrazione di decadimento radioattivo [bq/m3] alla dose efficace [mSv], poichè: 1 bq/m3per 1 anno = 0,02 mSV. Per tale ragione, nel caso del Radon è più comodo esprimere tutti i valori in bq/m3. Si riportano le caratteristiche tecniche fisico/chimiche del Radon (Rn-222):
La legge generale del decadimento radioattivo è:
dove:
Inoltre sussitono anche le seguenti relazioni: Per il Radon (Rn-222):
ESEMPIO 1: Se abbiamo 1 g di Radon, significa che, tramite la definizione di mole, abbiamo un numero di atomi pari a:
ESEMPIO 2 Se abbiamo in un ambiente una concentrazione di 300 Bq/m3 allora per ogni m3 si ha un numero di atomi di Radon statisticamente pari a: N(t) = 142978334 e^(-2,09822E-06 * t) Si può quindi costruire il grafico numero di atomi di Radon/tempo, su una concentrazione iniziale di 300 Bq/m3, per ogni m3::
Ciò può essere riportato in grafico:
Inoltre, per quanto riguarda specificamente il Radon (222Rn), che rappresenta il maggior rischio per l'uomo tra le radiazioni ionizzanti, l'Agenzia per la Protezione dell'Ambiente Americana (EPA), ha eseguito uno studio comparativo tra il livello di concentrazione di Radon all'interno dell'abitazione e la probabilità di contrarre un tumore polmonare[1]. Tale studio è stato effettuato differenziando il campione di pazienti tra fumatori e non fumatori, poichè tale elemento risulta estremamente aggravante:
Uno studio analogo, con i medesimi risultati, è stato effettuato dall'Istituto Superiore di Sanità e dal Dipartimento di Epidemiologia ASL RM-E di Roma. Il meccanismo principale dell'ingresso del Radon all'interno di un edificio, oltre alla componente connessa al vento, è l'effetto camino. Ovvero, quando in un ambiente si hanno due zone a differente temperatura, si crea una differenza di pressione che provoca uno spostamento di gas dalla zona più calda alla zona più fredda; tale meccanismo è regolato dalla formula:
a seconda della intensità della pressione si ha un trasferimento di gas più o meno intenso. Tale effetto è lo stesso che viene utilizzato per favorire lo smaltimento dei gas di combustione mediante i camini. Ad esempio se nella cantina di una abitazione si ha una temperatura di 1°C ed il terreno ha una temperatura di 25°C (gli strati profondi del terreno mantengono la stessa temperatura sia di inverno sia d'estate) si ha una aspirazione naturale dal terreno verso la cantina, associata ad una differenza di pressione di 1 Pascal. Nell'ipotesi di assenza di ostacoli e perdite di carico, tramite il teorema di Bernoulli, si può stimare che tale flusso di risalita abbia una velocità media di circa 1,2 m/s. Da ciò si può capire il motivo per cui i valori di Radon sono maggiori in inverno! L'ingresso del Radon all'interno dell'edificio, sarà quindi direttamente proporzionale alla differenza di pressione che si sviluppa tra l'esterno e l'interno della casa; in determinate condizioni di temperatura, avviene quindi una aspirazione di gas verso l'interno della casa. Per tale ragione, per adottare i criteri di mitigazione dal Radon più efficaci, occorre una attenta valutazione delle caratteristiche dei locali e delle consuete temperature che si riscontrano durante l'intero anno.
Per approfondimento:
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[1] [Fonte: http://www.epa.gov/radon/]
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| Ultimo aggiornamento Giovedì 04 Gennaio 2024 21:05 |
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